張曉蘭

（黑龍江科技學院，黑龍江 哈爾濱 150027）

0 引言

著名諾貝爾物理學獎獲得者丁肇中教授認為“任何理論沒實驗證明是沒有用的，實驗可以推翻理論，但理論絕對不能推翻實驗”。這也簡明扼要的概述了實驗的重要性。大學物理實驗是大學生進入大學后的第一門實踐性課程，是培養(yǎng)學生“動手能力”的必修基礎課。這種能力不僅是實驗操作能力，更重要的是創(chuàng)造性思維能力。實驗教學的目的是讓學生學習實驗測量方法、科學思維方法和科學研究的基本方法。它對于學生能力培養(yǎng)和科學素質訓練所起的作用是其它課程難以替代的?，F(xiàn)如今，大學物理實驗又是工程技術的一個主要基礎。這是由于在工程技術領域發(fā)展過程中，大多數(shù)操作方法與測量的技巧都是建立在大學物理實驗操作技術上的。與此同時，大學物理實驗中，諸多測量原理、技術、處理數(shù)據(jù)的方法等都能夠直接應用到工程技術領域當中。然而，在當前大學物理實驗教學仍存在許多問題，針對存在的問題，探討基于CDIO 工程教育理念的大學物理實驗教學改革，對培養(yǎng)學生的專業(yè)技能和工程能力具有重要意義。

1 關于對大學物理實驗教學現(xiàn)狀分析

通常對大學物理實驗中諸多驗證性實驗、認證性實驗等探究所占的比例是非常大的，因此，導致和產品設計與生產等諸多工程環(huán)境都無任何的關聯(lián)，這樣一來，學生在最容易獲得工程經驗階段相反收獲是最小的。除此之外，在大學物理實驗教學中，未把個人能力、職業(yè)素質、團隊合作精神等能力培養(yǎng)都融入到課程教學當中。然而，在大學物理實驗課的傳統(tǒng)教學中，教學方法也是簡單的灌輸式。不論是驗證性的實驗，還是綜合性的實驗，或者設計性的實驗，首先每次實驗時都是由老師講解實驗原理和步驟、注意事項等，然后學生按照老師的講授或實驗講義要求進行操作,利用實驗儀器測試出數(shù)據(jù)，最后寫出實驗報告。整個實驗教學都是圍繞教師而展開的，學生僅僅是被動地參與，灌輸?shù)某煞侄?，啟發(fā)性內容少。雖然這種方式對加深學生對理論知識學習、提高實踐操作能力等都是極其有效的，然而，上述實驗方式強調學生嚴格按照既定設計對已有知識進行確認，這樣一來，導致學生積極、主動探索解決方案過程便完全被忽略了，束縛了學生科學思維能力的發(fā)展，不利于培養(yǎng)學生的科研素質和創(chuàng)新能力。另外，在很多的實驗項目中，一些實驗儀器一般都集成化、箱式化，實驗儀器設計十分成熟，學生操作起來相對簡單，學生實驗時只是測試一些簡單的數(shù)據(jù)。而對實驗設計思想與方法選擇、測試手段與故障診斷方法的完善、結論驗證等關鍵環(huán)節(jié)都逐漸被淡化。其結果是學生在完成相應的實驗操作之后，盡管會獲得一些相關知識，但是卻未能充分發(fā)揮出學生積極性與主動性，與此同時，學生溝通能力與合作能力都沒有得到很大程度提升。

因此，在大學物理實驗課中，其主要是培養(yǎng)的大多數(shù)都是知識型學生。那么如何真正將“知識型學生”轉變成“創(chuàng)新型學生”，這樣一來，能夠為社會培養(yǎng)一大批專業(yè)技能較強且素質偏高的創(chuàng)新型學生，從而增強學生的團隊合作精神，因此，這為當前各類高校所要解決的首要問題，但是，當前CDIO 工程教育理念成為解決上述問題的一個有效措施。國內外的經驗都表明，CDIO的理念和方法適合工科教育教學過程中的各個環(huán)節(jié)。

2 CDIO工程教育理念是近幾年國際工程教育改革取得的一巨大成果

自2000年開始，目前已經有四所大學成立了一國際性研究中心，同時由Knut and Alice Wallenberg 基金會約2000 完美元的資助。在經過長達四年的探究，提出了SDIO 工程教育理念，此外，還建立了一個以CDIO 命名的國際合作組織。事實上，此次改革CDIO 改革教育目標目的是要將學生培養(yǎng)成為一個可以熟練掌握技術基礎知識的高素質人才，并且能夠指導新產品與新系統(tǒng)開發(fā)以及運行；而且全面了解技術研究和發(fā)展對社會的影響。實際上，CDIO是構思、設計、實現(xiàn)以及運作4個英文單詞的縮寫，為學生提供實踐、理論課程之間有機知識關聯(lián)的教學情景、鼓勵學生以主動的方式學習工程。

CDIO 工程教育理念為“做中學”與“基于項目教育與學習”的一種集中概括與抽象表達。而將“做中學”學習方式應用在大學物理實驗教學中，這樣一來，此項傳統(tǒng)實驗課便將傳統(tǒng)與現(xiàn)代教學方法緊密結合在一起，不斷培養(yǎng)和提高學生整體素質以及綜合能力。

3 結合CDIO工程教育理念改革的大學物理實驗教學

在大學物理實驗內容上壓縮驗證性實驗，增加綜合性、設計性實驗的比重。有關電子信息、超導技術、納米技術等項目應盡量開設，使實驗課程緊跟時代、科技發(fā)展、緊貼現(xiàn)實生活，增強實用價值，在提高科技含量的同時激發(fā)學生學習的興趣，為使學生能夠盡早地成為優(yōu)秀的工程技術人才打下堅實的基礎。減少必做實驗項目，增加選做實驗項目。我校設置公共基礎實驗課之外，又結合專業(yè)特色設置特色物理實驗課程。例如：電路設計實驗、光纖傳感實驗等。結合計算機專業(yè)設置仿真實驗系統(tǒng)以及實驗數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)應用等。由于這些特色實驗課程與學生的本專業(yè)培養(yǎng)相結合，深受學生的歡迎。這樣做不僅便于因材施教原則的貫徹，而且又培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力與實踐操作能力，最終達到培養(yǎng)實踐型人才目標。在實驗教學中要以學生為中心，采用啟發(fā)式、案例式等教學方法，注重培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新能力。

大學四年的學習畢竟是短暫的，學生要掌握的應該是學習的方法，而不僅僅是具體的內容。具有了自主學習的能力，掌握了獲得知識的方法，也就具有了終身學習的能力。在實驗教學中,注意所使用實驗儀器不要太智能化，因為儀器智能化后，往往是幾個按鍵就能解決問題，學生動手的機會大大減少，得不到應有的鍛煉和提高。

在大學物理實驗教學中，選出一些品學兼優(yōu)且又有能力的學生參與實驗室建設與科研工作，教師正確指導學生進行科研工作，這樣一來，教師既可以對科學發(fā)展的最新動態(tài)進行全面了解，而且又能掌握學科帶來新成果，并且更有利于將教學深度予以深化，切實提高教學質量與效果，更便于學生在實踐工作中詮釋構思、設計、實現(xiàn)和運作過程，不斷激發(fā)學生學習興趣，并且又能提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的能力。但是，教師指導學生對科研項目進行研究必須十分得當，其科研項目體現(xiàn)出教學內容和工程技術應用緊密結合特點，從而賦予現(xiàn)代發(fā)展氣息。除此之外，學生在參與教研項目后，又能提高學生綜合能力，并且最終實現(xiàn)“做中學”目的。比如：我校大學物理實驗室讓部分學生參與開發(fā)教學軟件、制定多媒體課件、仿真設計等。因此，教師應該在大學物理實驗教學當中，結合實驗讓同學們把每一個實驗當作CDIO 的一個項目來進行學習。首先將全班學生以團隊的形式劃分成若干個實驗小組，使學生從實驗的預習、設計實驗方案、實驗操作、分析檢測、數(shù)據(jù)處理到結題報告以至答辯等各個環(huán)節(jié)得到一次較為全面的綜合性科研訓練。在實驗過程中，不但能夠促使學生體驗到團隊協(xié)作的意義，而且還為培養(yǎng)學生工程實際應用能力奠定了一定的基礎。在此過程當中，不能只是提供給學生一些長期使用的設計方案作參考，而是為學生提供大量有價值的理論知識，利用實驗室已有的儀器與設備，再通過到圖書館、網絡等多種途徑查閱相關的資料，由學生獨立設計實驗方案，并且在實驗之前，要對實驗結果進行深入探討。在實驗室當中，教師只需要為學生講解一些關于儀器、設備使用方法，其具體的操作、實驗實施以及實驗運行結果都要在報告中體現(xiàn)出來。以一具體大學物理實驗，從而使學生能夠真正領會到CDIO 所包含的內容，進而不斷提高學生CDIO 能力。在條件允許以及確保學生安全的情況下，能夠允許學生出現(xiàn)驗證性錯誤，這樣一來，能夠避免教師糾正學生發(fā)現(xiàn)問題、查找原因以及解決問題等培養(yǎng)環(huán)節(jié)的缺少，然而，此種能力培養(yǎng)是在工程實踐中極其重要的一部分內容。在將項目完成之后，既能使學生達到基礎知識教學要求，而且又能使學生在實踐操作中，提高溝通、團隊合作以及正確表述文字能力等，同時，又能夠拓寬學生視野范圍，增強學生創(chuàng)新意識，激發(fā)學生不斷進行創(chuàng)新。

4 結束語

大學物理實驗是實踐性較強的課程，因此，學生在最初學習階段，其積極性與主動性是非常高的，然而，若實驗教學方法不夠科學、合理，那么勢必會對學生積極性產生一定影響。因此，我們必須在CDIO工程教育理念的正確指導之下，將學生作為教學的中心，使學生對所學知識有更深的了解，從而收到良好的教學效果。

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